CN112319289A - 一种四向穿梭车自动充电方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四向穿梭车自动充电方法及装置，包括：获取四向穿梭车周围的充电口位置；从所有充电口中分配可用充电口；调度四向穿梭车移动至可用充电口位置；识别可用充电口后对准可用充电口进行充电。本发明通过自动分配可用充电口，这样能有效解决现有技术中解决较多四向穿梭车协同作业时在充电时充电位置不足和充电口不可移动或者移动繁琐的问题，能有效提高四向穿梭车充电的灵活性，及大大提高了充电口的使用效率，从而能有效降低成本。

Description

一种四向穿梭车自动充电方法、装置及系统

技术领域

本发明属于四向穿梭车充电技术领域，具体涉及一种四向穿梭车自动充电方法，还涉及一种四向穿梭车自动充电装置，还涉及一种四向穿梭车自动充电系统。

背景技术

伴随着科学技术的进步，物流与智能仓储领域在最近五年期间发展迅速，四向穿梭车作为一种能够沿着固定轨道多方向，多层次运输货物，24小时无休工作的全新物流运输车，它已经在极大程度上取代了人工仓储管理工作，作为智能仓储领域应用较为广泛的一种运输车，目前大部分四向穿梭车都是使用充电电池作为动力来源，针对如何充电的问题，许多公司都提出了自己的解决思路，比如说牛眼智能物流设备（苏州）有限公司提出的充电刷块充电装置，洛阳凯宾耐特钢柜有限公司发明的线规滑块运动副控制引导柱微调，从而实现插头与插座的紧密插合等。

但就实际情况来看，以上发明并不能有效解决大型或者超大型智能仓库当中多车协同作业时发生集体电能不足时的充电问题。即仅考虑了单车状态的充电状况，现代大型智能仓储中，一般都是多台四向穿梭车协同工作，以上引证成果在该场景中实际应用效果有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种四向穿梭车自动充电方法及装置，解决了在充电过程中，充电位置或者充电口不足、不可移动或者移动较为频繁时的问题的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下。

第一方面，本发明提供了一种四向穿梭车自动充电方法，包括：

获取四向穿梭车周围的充电口位置；

从所有充电口中分配可用充电口；

调度四向穿梭车移动至可用充电口位置；

识别可用充电口后对准可用充电口进行充电。

进一步的，所述获取四向穿梭车周围的所有充电口位置，包括：

获取充电口的视觉角度数据和距离数据；

基于充电口的视觉角度数据和距离数据，获得充电口位置。

进一步的，所述基于充电口的视觉角度数据和距离数据，获得充电口位置，包括：

X_d=X+L_p*cos(90°-Yaw_c)，

Y_d=Y+L_p*cos(Yaw_c)

其中，X_d为所述充电口的位置的横坐标，Y_d为所述充电口的位置的纵坐标，X为四向穿梭车当前位置的横坐标，Y为四向穿梭车当前位置的纵坐标，L_p为激光数据的平均值，Yaw_c为所述视觉角度数据。

进一步的，所述从所有充电口中分配可用充电口，包括：

按四向穿梭车与充电口之间距离最近且充电口未被占用的先后顺序分配可用充电口，同时将该可用充电口的使用状态切换为占用。

进一步的，所述识别可用充电口后对准可用充电口进行充电，包括：

获取可用充电口的视觉角度数据和距离数据；

基于可以充电口的视觉角度数据和距离数据，获得可以充电口的充电方向角；

调整四向穿梭车对准可用充电口的充电方向角以对准可用充电口进行充电。

进一步的，还包括：若识别可用充电口不成功，则将处于未被占用的充电口的距离排序中，获取排序在第二位的充电口作为再次分配的可用充电口。

进一步的，还包括：

当四向穿梭车完成充电时，将该可用充电口的使用状态由占用切换为未被占用。

第二方面，本发明还提供了一种四向穿梭车自动充电装置，包括：

充电口位置获取模块，用于获取四向穿梭车周围的充电口位置；

充电口分配模块，用于从所有充电口中分配可用充电口；

充电模块，用于调度四向穿梭车移动至可用充电口位置，识别可用充电口后对准可用充电口进行充电。

进一步的，还包括充电完成模块，用于当四向穿梭车完成充电时，将该可用充电口的使用状态由占用切换为未被占用。

第三方面，本发明还提供了一种四向穿梭车自动充电系统，包括四向穿梭车、充电口和服务器；

所述四向穿梭车，用于获取充电口的位置，并将获取到的所有充电口的位置上报至服务器；当电量低于预设的低电量阈值时，向所述服务器发送充电请求；并在接收到可用充电口位置后，移动至可用充电口位置；识别可用充电口后对准可用充电口进行充电；

所述服务器，用于响应于所述充电请求，从所有充电口中分配可用充电口，并将可用充电口的位置返回至四向穿梭车。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过自动分配可用充电口，这样能有效解决现有技术中解决较多四向穿梭车协同作业时在充电时充电位置不足和充电口不可移动或者移动繁琐的问题，能有效提高四向穿梭车充电的灵活性，及大大提高了物流仓库充电口的使用效率，从而能有效降低成本。另一方面，使用视觉和雷达结合的方式，能有效提高四向穿梭车对充电口识别的准确度，同时实现四向穿梭车大范围搜索充电口，有效提高充电口的使用率。

本发明实现充电口的智能分配，并创造性地将视觉识别和激光雷达扫描测距运用在路径规划当中，为路径规划提供了一种全新的解决思路。

附图说明

图1是本发明提供的一种四向穿梭车自动充电方法的流程示意图；

图2是本发明提供的四向穿梭车、充电口和服务器交互的流程示意图；

图3是本发明提供的一种四向穿梭车自动充电装置的结构示意图；

图4是本发明提供的一种四向穿梭车自动充电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

请参阅附图1，是本发明实施例提供的一种四向穿梭车自动充电方法的流程示意图，所述方法适用于所有的四向穿梭车，具体包括步骤1至步骤4。

步骤1、基于视觉和激光雷达获取充电口的位置，并将获取到的所有充电口的位置上报至服务器。

本实施例中，视觉传感器位于所述四向穿梭车的所有侧面，激光雷达位于四向穿梭车的后侧。所述视觉传感器检测方位是360全方位检测，所述激光雷达检测方位是180度。

四向穿梭车在日常工作时，利用视觉识别用于四向穿梭车充电的充电口；并获得视觉角度数据（视觉传感器自动测量出来的，坐标系就是三维立体坐标系）；启动激光雷达检测所述充电口，并获取对应的激光数据（平面二维坐标系），为了减少数据误差，求取所述激光数据的平均值。

根据所述激光数据和所述视觉角度数据，计算充电口的位置。由以下公式确定，具体如下：

X_d=X+L_p*cos(90°-Yaw_c)，

Y_d=Y+L_p*cos(Yaw_c)

其中，X_d为所述充电口的位置的横坐标，Y_d为所述充电口的位置的纵坐标，X为四向穿梭车当前位置的横坐标，Y为四向穿梭车当前位置的纵坐标，L_p为激光数据的平均值，Yaw_c为所述视觉角度数据。

请参阅图2，是本发明实施例提供的四向穿梭车、充电口和服务器交互的流程示意图，步骤a和b具体为：四向穿梭车R1在日常工作时，利用视觉识别充电口。当识别到用于四向穿梭车充电的充电口M时，启用雷达检测并计算充电口M的位置。并将当前获取到的充电口M的位置C_D(X_d ,Y_d)上报至服务器P，同理，若四向穿梭车R1识别到第二台充电口N，计算充电口N的位置，将充电口N的位置C_N(X_n ,Y_n)上传服务器P，依次类推。可见，四向穿梭车使用视觉和激光雷达结合识别充电口，能实现大范围搜索充电口，进而有效提高充电口的使用率，同时能有效提高四向穿梭车对充电口识别的准确度。

步骤2、当所述四向穿梭车电量低于预设的低电量阈值时，向所述服务器发送充电请求，使得所述服务器响应于所述充电请求，从所有充电口中分配可用充电口，并将此可用充电口的位置返回给四向穿梭车。

预设的低电量阈值是经验值，本实施例中取低电量阈值为总电量的20%。

示例性的，请参见图2，步骤c和d具体为：当四向穿梭车R1电量过低时，向服务器P发送充电请求，以使服务器P根据四向穿梭车R1发送的所有充电口的位置，按四向穿梭车与充电口之间距离（即X_d、Y_d）最近且充电口未被占用的先后顺序分配可用充电口。此时，将该可用充电口的使用状态由未被占用切换为占用，并向四向穿梭车R1返回可用充电口的位置。可见，当多机（多台四向穿梭车）运行时，服务器实现灵活对四向穿梭车分配充电口，能有效提高四向穿梭车充电的灵活性，及大大提高了充电口的使用效率，从而能有效降低成本。

步骤3、调度四向穿梭车移动至所述可用充电口的位置，并在识别到所述可用充电口后进行充电。

基于服务器发送的可用充电口的位置，调度四向穿梭车前往该备用充电口的位置，即充电区域。在移动至所述服务器发送的可用充电口的位置后，采用视觉和激光雷达识别所述可用充电口；若识别到该可用充电口，则对准充电口充电。在另一实施例中，若未识别到该可用充电口，则再次向服务器请求分配充电口的位置。服务器将处于未被占用的充电口的距离排序中，获取排序在第二位的充电口作为再次分配的可用充电口，直至四向穿梭车识别到分配到的可用充电口。

基于上述实施例，所述四向穿梭车在识别到所述可用充电口后进行充电，包括：

1）在基于视觉识别到所述可用充电口后，利用激光雷达获取所述可用充电口位置信息；

2）从视觉获得的图像中提取所述可用充电口的轮廓图像特征（包括轮廓的线特征和点特征），并根据所述轮廓图像特征，获取所述可用充电口的充电方向角；

更具体的，若提取特征为充电口电刷形成的一条线，此线端点为S_1、S_2 ，利用步骤1中公式求解出当前线端点S_1、S_2的二维位置数据（平面的x与y），加上视觉传感器获得的视觉角度，则记线端点坐标为S_1（x_1 ,y_1 ,yaw_1）、S_2（x_2 ,y_2 ,yaw_2）。其中，此线法线方向为两个线端点S_1、S_2连线的法线方向，yaw_1为四向穿梭车对该可用充电口中线端点S_1的视觉角度，yaw_2为四向穿梭车对该可用充电口中线端点S_2的视觉角度。

3）根据所述充电方向角，四向穿梭车对准可用充电口的充电方向角，然后通过现有路径规划算法规划出四向穿梭车的目标轨迹，控制四向穿梭车对准可用充电口进行充电。

步骤4、当四向穿梭车完成充电（充电电量达到100%）时，所述四向穿梭车向所述服务器上报所述可用充电口的位置。 使得服务器将该可用充电口的使用状态由占用切换为未被占用。

本发明以上实施例提供的是一种四向穿梭车自动充电方法，通过基于视觉和激光雷达获取充电口的位置，并将获取到的所有充电口的位置上报至服务器，当电量低于预设的低电量阈值时，向所述服务器发送充电请求，使得所述服务器响应于所述充电请求，从所有充电口的位置中分配可用充电口的位置，移动至所述可用充电口的位置，并在识别到所述可用充电口后进行充电，当完成充电时，向所述服务器上报所述可用充电口的位置，这样能有效解决现有技术中解决四向穿梭车在充电时充电位置不足和充电口不可移动或者移动繁琐的问题，能有效提高四向穿梭车充电的灵活性，极大地提高了充电口的使用效率，从而能有效降低成本。另一方面，使用视觉和雷达结合的方式，能有效提高四向穿梭车对充电口识别的准确度，同时实现四向穿梭车大范围搜索充电口，有效提高充电口的使用率。

实施例二

参见图3，是本发明提供的一种四向穿梭车自动充电装置的结构示意图，包括：

位置获取模块1，用于基于视觉和激光雷达获取充电口的位置，并将获取到的所有充电口的位置上报至服务器；

充电口分配模块2，用于当电量低于预设的低电量阈值时，向所述服务器发送充电请求，使得所述服务器响应于所述充电请求，从所有充电口的位置中分配可用充电口的位置；

充电模块3，用于移动至所述可用充电口的位置，并在识别到所述可用充电口后进行充电；

充电完成模块4，用于当完成充电时，向所述服务器上报所述可用充电口的位置。

优选的，所述位置获取模块1包括：

充电口视觉识别单元，用于利用视觉识别用于四向穿梭车充电的充电口；

视觉调整单元，用于调取视觉目标方向，得到视觉角度数据；

激光雷达检测单元，用于启动激光雷达检测所述充电口的位置，并获取所述充电口对应的激光数据；

充电口的位置计算单元，用于根据所述激光数据和所述视觉角度数据，计算所述充电口的位置。

优选的，所述位置获取模块1还包括：

平均值计算单元，用于求取所述激光数据的平均值；

位置计算单元，用于所述充电口的位置由以下公式确定，具体如下：

X_d=X+L_p*cos(90°-Yaw_c)，

Y_d=Y+L_p*cos(Yaw_c)

其中，X_m为所述充电口的位置的横坐标，Y_m为所述充电口的位置的纵坐标，X为四向穿梭车当前位置的横坐标，Y为四向穿梭车当前位置的纵坐标，L_c为所述平均值，Yaw_c为所述视觉角度数据。

优选的，所述充电口分配模块2包括：

可用充电口分配单元，用于当电量低于预设的低电量阈值时，向所述服务器发送充电请求，使得所述服务器响应于所述充电请求，将处于未被占用的充电口按距离从小到大进行排序，获取排序在首位的充电口作为可用充电口，并返回所述可用充电口的位置。

优选的，所述充电模块3包括：

可用充电口识别单元，用于在移动至所述服务器发送的可用充电口的位置后，采用视觉识别所述可用充电口；

可用充电口识别失败单元，用于当未识别到所述可用充电口时，重新向所述服务器发送充电请求，使得所述服务器获取排序在下一位的充电口作为可用充电口，直至识别到可用充电口。

优选的，所述充电模3还包括：

可用充电口雷达识别单元，用于在基于视觉识别到所述可用充电口后，利用激光雷达对所述可用充电口进行识别；

特征提取单元，用于提取所述可用充电口的轮廓图像特征，并根据所述轮廓图像特征，获取所述可用充电口的充电方向角；其中，所述轮廓图像特征包括轮廓的线特征和点特征；对准充电单元，用于根据所述充电方向角，规划目标轨迹，并基于所述目标轨迹对准充电。

本发明以上实施例提供的是一种四向穿梭车自动充电装置，能有效解决现有技术中解决四向穿梭车在充电时充电位置不足和充电口不可移动或者移动繁琐的问题，能有效提高四向穿梭车充电的灵活性，及大大提高了充电口的使用效率，从而能有效降低成本。另一方面，使用视觉和雷达结合的方式，能有效提高四向穿梭车对充电口识别的准确度，同时实现四向穿梭车大范围搜索充电口，有效提高充电口的使用率。

实施例三

参见图4，是本发明提供的一种四向穿梭车自动充电系统的结构示意图，包括四向穿梭车1、充电口2和服务器3；

所述四向穿梭车，用于基于视觉和激光雷达获取充电口的位置，并将获取到的所有充电口的位置上报至服务器；当电量低于预设的低电量阈值时，向所述服务器发送充电请求；并在接收到可用充电口位置后，移动至可用充电口位置；识别可用充电口后对准可用充电口进行充电；

所述服务器，用于响应于所述充电请求，从所有充电口的位置中分配可用充电口的位置。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种四向穿梭车自动充电方法，其特征是，包括：

获取四向穿梭车周围的充电口位置；

从所有充电口中分配可用充电口；

调度四向穿梭车移动至可用充电口位置，识别可用充电口后对准可用充电口进行充电。

2.根据权利要求1所述的一种四向穿梭车自动充电方法，其特征是，所述获取四向穿梭车周围的所有充电口位置，包括：

获取充电口的视觉角度数据和距离数据；

基于充电口的视觉角度数据和距离数据，获得充电口位置。

3.根据权利要求2所述的一种四向穿梭车自动充电方法，其特征是，所述基于充电口的视觉角度数据和距离数据，获得充电口位置，包括：

X_d=X+L_p*cos(90°-Yaw_c)，

Y_d=Y+L_p*cos(Yaw_c)

其中，X_d为所述充电口的位置的横坐标，Y_d为所述充电口的位置的纵坐标，X为四向穿梭车当前位置的横坐标，Y为四向穿梭车当前位置的纵坐标，L_p为激光数据的平均值，Yaw_c为所述视觉角度数据。

4.根据权利要求1所述的一种四向穿梭车自动充电方法，其特征是，所述从所有充电口中分配可用充电口，包括：

按四向穿梭车与充电口之间距离最近且充电口未被占用的先后顺序分配可用充电口，同时将该可用充电口的使用状态切换为占用。

5.根据权利要求1所述的一种四向穿梭车自动充电方法，其特征是，所述识别可用充电口后对准可用充电口进行充电，包括：

获取可用充电口的视觉角度数据和距离数据；

基于可以充电口的视觉角度数据和距离数据，获得可以充电口的充电方向角；

调整四向穿梭车对准可用充电口的充电方向角以对准可用充电口进行充电。

6.根据权利要求1所述的一种四向穿梭车自动充电方法，其特征是，还包括：若识别可用充电口不成功，则将处于未被占用的充电口的距离排序中，获取排序在第二位的充电口作为再次分配的可用充电口。

7.根据权利要求1所述的一种四向穿梭车自动充电方法，其特征是，还包括：

当四向穿梭车完成充电时，将该可用充电口的使用状态由占用切换为未被占用。

8.一种四向穿梭车自动充电装置，其特征是，包括：

充电口位置获取模块，用于获取四向穿梭车周围的充电口位置；

充电口分配模块，用于从所有充电口中分配可用充电口；

充电模块，用于调度四向穿梭车移动至可用充电口位置，识别可用充电口后对准可用充电口进行充电。

9.根据权利要求8所述的一种四向穿梭车自动充电装置，其特征是，还包括充电完成模块，用于当四向穿梭车完成充电时，将该可用充电口的使用状态由占用切换为未被占用。

10.一种四向穿梭车自动充电系统，其特征是，包括四向穿梭车、充电口和服务器；

所述四向穿梭车，用于获取充电口的位置，并将获取到的所有充电口的位置上报至服务器；当电量低于预设的低电量阈值时，向所述服务器发送充电请求；并在接收到可用充电口位置后，移动至可用充电口位置，识别可用充电口后对准可用充电口进行充电；

所述服务器，用于响应于所述充电请求，从所有充电口中分配可用充电口，并将可用充电口的位置返回至四向穿梭车。

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